211service.com
Solis pretī īpaši ātrai oglekļa atmiņai
Grafēns, plakana loksne ar sešstūraini sakārtotiem oglekļa atomiem, var ļoti ātri transportēt elektronus. Tas ir padarījis to par daudzsološu materiālu augstas radiofrekvences loģiskajām shēmām, caurspīdīgiem elektrodiem elastīgiem plakanā paneļa displejiem un augstas virsmas laukuma elektrodiem ultrakondensatoriem.
Vieninieki un nulles: Uzklājot feroelektrisko materiālu uz grafēna, pētnieki ir pierunājuši grafēnu, lai tas noturētu divus dažādus elektriskās vadītspējas līmeņus, kas datora atmiņā varētu kalpot kā biti 1 un 0.
Tagad Singapūras Nacionālās universitātes pētnieki ir izveidojuši datora atmiņas ierīces, izmantojot grafēnu. Šis ir pirmais solis ceļā uz atmiņu, kas varētu būt daudz blīvāka un ātrāka nekā magnētiskā atmiņa, ko izmanto mūsdienu cietajos diskos. Pētnieki ir izgatavojuši simtiem grafēna atmiņas ierīču prototipu, un saskaņā ar teikto tās darbojas uzticami Barbaross Oziilmazs , fizikas profesors, kurš vadīja darbu, kas tika prezentēts nesenajā Amerikas Fizikas biedrības sanāksmē Pitsburgā. Viņš saka, ka grafēns mainīs elektronisko nozari. Trūka veids, kā izmantot grafēnu kā atmiņas elementu. Līdz šim nebija gandrīz nekādas intereses, jo tas nebija [domāts] izdarāms.
Atmiņas elementu izgatavošanas atslēga ir materiāls, kuram var būt divi dažādi stāvokļi. Tas ir tāpēc, ka datora atmiņa tiek glabāta kā divi biti: 1 un 0. Arī cietajiem diskiem ir jābūt nepastāvīgiem, kas nozīmē, ka materiālam ir jāspēj noturēt šos stāvokļus, neprasot strāvu. Mūsdienu cietie diski ir izgatavoti no magnētiskiem kobalta sakausējumiem, un tajos biti tiek glabāti kā viena no divām diska neliela laukuma magnētiskajām orientācijām.
Özyilmaz un viņa kolēģi nāca klajā ar vienkāršu veidu, kā panākt, lai grafēns noturētu divus dažādus vadītspējas vai pretestības līmeņus. Lai pārslēgtos starp šiem līmeņiem, ir jāpieliek un jānoņem elektriskais lauks. Pētnieki uz grafēna uzklāj plānu feroelektriskā materiāla slāni. Ferroelektriķiem ir raksturīgs elektriskais lauks, un, pieliekot spriegumu, tiek mainīts lauka virziens. Feroelektriskā lauka palīdz grafēnam uzturēt tā vadītspēju. Un, Özyilmaz skaidro, mēs varam mainīt feroelektriskā polarizāciju, kas savukārt maina grafēna vadītspēju.
Jaunā atmiņas ideja ir aizraujoša, jo tā ir ļoti vienkārša, saka Andrē Geims , fizikas profesors Mančestras Universitātē, Apvienotajā Karalistē, kurš pirmo reizi izolēja grafēna loksnes no grafīta. Ferroelektriķi ir labi zināmi. Ir arī zināms, ka elektriskais lauks maina grafēna pretestību par koeficientu, kas parasti ir 10. [Özyilmaz] apvieno šos divus ļoti labi zināmos faktus.
Grafēna atmiņai būtu ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar mūsdienu magnētisko atmiņu. Bitus varēja nolasīt 30 reizes ātrāk, jo elektroni ātri pārvietojas pa grafēnu. Turklāt atmiņa varētu būt blīvāka. Cieto disku bitu apgabali pašlaik ir daži desmiti nanometru. Ja blīvums ir 1 terabits uz kvadrātcollu, to diametrs būs aptuveni 25 nanometri, kas ir pārāk mazs, lai saglabātu to magnetizācijas virzienu. Izmantojot grafēnu, biti varētu sarukt līdz 10 nanometriem vai pat mazākiem. Faktiski atmiņas ierīces labāk darbotos ar mazākiem grafēna laukumiem. Stenfordas universitātes pētnieki ir pierādījuši, ka grafēna sagriešana dažu nanometru platās lentēs palielina atšķirību starp diviem tā vadītspējas stāvokļiem.
Tomēr jaunās prototipa atmiņas ierīces ir elementāras. Singapūras pētnieki ņem 2 mikrometrus platas grafēna pārslas un novieto tās uz silīcija. Pēc tam tie uzliek zelta elektrodus un pievieno feroelektriskā materiāla augšējo slāni. Özyilmaz saka, ka ierīces nolasīšanas laiks ir piecas reizes ātrāks nekā pašreizējā magnētiskā atmiņa. Pētnieki var pārslēgt grafēnu starp diviem tā vadītspējas rādītājiem 100 000 reižu — praktiskās atmiņas ierīces iziet miljoniem ciklu.
Šis nav pirmais mēģinājums izveidot grafēna atmiņu. 2008. gada augustā IEEE Electron Device Letters papīrs, pētnieki Vācijas nanotehnoloģiju uzņēmumā MĪLESTĪBA aprakstītas ierīces, kas varētu pārslēgties starp diviem vadītspējas stāvokļiem, izmantojot elektrisko lauku. Mēs varētu braukt ar velosipēdu 20 līdz 30 reižu, bet ne desmitiem tūkstošu reižu, saka fiziķis Makss Lemme, darba vadošais autors. Lemme spekulē, ka hidroksilgrupas un ūdeņradis, kas pievienots grafēna virsmai, atdalās, kad tiek pielietota strāva, mainot loksnes vadītspēju. Nav labi saprotams, kāpēc grafēna loksnes tomēr saglabā savu vadītspēju, kad strāva ir izslēgta.
Geims, kurš bija iesaistīts AMO darbā, saka, ka tad, ja jūs nezināt mehānismu, ir grūti spriest, vai principā varat padarīt šo mehānismu uzticamu, lai tas būtu reproducējams daudzās ierīcēs identiski. Tomēr, izmantojot Singapūras pētnieku pieeju, mēs zinām, kāda ir fizika un tās ierobežojumi. Ar labi zināmiem pamatiem aiz tā šķiet ļoti laba ideja.